FPGA的应用
这是一个可编程和重新设计的环球FPGA芯片。FPGA(现场可编程门阵列)是预先在硅片上设计并实现的具有可编程特性的集成电路。它可以根据设计者的需要配置成指定的电路结构，使客户不我们不必依赖芯片制造商设计和制造的ASIC芯片。
FPGA的核心优势是：可编程灵活性高，开发周期短，并行计算的可编程灵活性高。与ASIC的全定制电路不同，FPGA是半定制电路。理论上，如果FPGA提供的门足够大，任何ASIC和DSP的逻辑功能都可以通过编程实现。此外，编程可以重复，不像ASIC，它可以设计后不得修改。
由于FPGA内部结构的特点，可以很容易地实现分布式算法结构，非常有利于高速数字信号处理的实现。通过FPGA实现分布式算术结构，可以有效地实现这些乘法和累加运算。
FPGA自诞生以来，一直是工业设计的宠儿，尤其是在通信、语音、图像、人工智能等领域。应用场景丰富，包括：ASIC原型设计、汽车、收发器、消费电子、数据中心、高性能计算、工业、医疗、测试/测量、有线/无线通信等。其中通信、消费电子、汽车为主要应用场景，市场规模持续扩大。
人工智能领域
5G时代，人工智能领域的需求呈现持续快速的爆发式增长。基于CPU的传统计算架构可以不能完全满足人工智能高性能并行计算的需求。FPGA是一种异构芯片，功耗低，开发周期快，编程灵活，在AI领域应用广泛。
自驾
对于自动驾驶来说，反应速度很重要，主要使用摄像头、雷达和激光雷达。而且设备需要不断更新。这时候FPGA的优势就凸显出来了，可以用算法快速更新。
5G通信
可编程性的核心特征与5G无线网络对灵活性、性价比和智能化的需求不谋而合。通信业务的很多应用场景都需要随时升级。与FPGA相比，ASIC不够灵活，跟不上算法的迭代更新，所以选择FPGA是更好的选择。
工业互联网
FPGA在工业互联网的应用主要集中在五个方面：工业网络通信、机器视觉、工业机器人、边缘计算、工业云。这五个方面横跨多个应用场景，每个场景都有一个共同的特点：低延迟，对计算性能要求高。基于这样的特点，FPGA将成为工业互联网发展的基石之一。
数据中心
FPGA已经广泛应用于大规模数据中心。微软、阿里云、腾讯云、百度云、脸书等全球七大超级云计算数据中心都采用了FPGA加速服务器。人工智能广泛应用场景的架构多样性，可以充分发挥FPGA的优势和特点，开创数据中心新FPGA的新局面。
ARM应用程序
ARM公司是一家知识产权(IP)供应商。ARM公司与一般半导体公司的最大区别在于，它不制造芯片并出售给最终用户。相反，它的合作伙伴通过转让设计方案来生产独特的芯片。凭借这种双赢的合作关系，ARM迅速成为全球RISC微处理器标准的创始人。这种模式也给用户带来了很大的好处，因为用户只要掌握一种ARM核结构及其开发手段，就可以使用多家公司的相同ARM核芯片。
目前，ARM CPU在移动终端、物联网、工业控制等领域占据绝对主导地位。
工业控制
基于ARM核的微控制器芯片作为32位RISC架构，不仅占据了高端微控制器的大部分市场份额，而且逐渐扩展到低端微控制器的应用领域。ARM微控制器的低功耗和高性价比对传统的8位/16位微控制器提出了挑战。
无线通信
目前，超过85%的无线通信
ARM技术广泛应用于流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机。
以及成像和安全产品
现在大多数流行的数码相机和打印机都采用ARM技术。手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术。
带嵌入式处理器硬核的FPGA
即SoC FPGA在芯片设计之初就在内部硬件电路中增加了一个硬核处理器，由纯硬件实现，不会消耗FPGA的逻辑资源。硬核处理器和FPGA逻辑在某种程度上相互独立。简单来说，SoC FPGA就是把一个ARM处理器和一个FPGA芯片封装在一个芯片里。
ARM和FPGA的结合为设计带来了高性能和灵活性的便利，也是目前非常流行的设计方法。
目前支持ARM-SOC的FPGA器件有Xilinx-ZYNQ (ARTIS、KINTEX、超大规模)和Intel (Cyclone-5、Arria-10)。
ZYNQ硬件资源(最主流SOC的芯片)
下面参考Xilinx官方UG585的框图来介绍Zyqn的硬件资源：
PS结束
PS可编程系统部分指的是ARM处理器部分。主要包括：
1、应用处理器APU(应用处理器单元):
a、最高可配双核ARM Cortex-A9多核处理器CPU
B.DMA控制器
c、通用中断控制器等。
2、内存接口：
a、DDR内存控制器接口，支持PS端DDR内存的读写控制。
B.QSPI接口：提供1-2个SPI接口支持QSPI启动。
c、静态内存控制器：提供NAND内存的读/写和控制功能。
3、外部I/O端口：
A.GPIO接口。PS端有54个通用GPIO接口，通过EMIO口可以扩展到PL端的128个GPIO接口，最多192个GPIO接口。以太网接口，以太网控制器接口
b、USB接口，2个USB接口，支持USB2.0设备。
c，SD卡接口，可作为Zyqn引导设备存储Linux系统等。
D.SPI接口，支持两个SPI接口。
E.CAN总线的工业接口。
F UART接口X2，标准串行端口。
I2C接口。
4、内部接口(互连)主要是用于PL通信的AXI接口和EMIO接口。
PL结束
也就是说，PL可编程逻辑部分指的是FPGA部分。PL和PS之间的通信可以通过总线进行。调试软件时，发现有些算法速度太慢，无法加速。你可以利用FPGA的逻辑部分来优化这部分。从FPGA的逻辑部分到ARM软件开发，可以在Xilinx开发环境中切换。
主要包括：
包括可配置逻辑单元CLB。
BRAM资源公司
数字信号处理DSP48E1单元
CMT时钟管理单元
选择I/O可配置的IO资源
GTX接口，低功耗千兆收发器，最高12.5GB/s.
XADC模数转换器。
PCIE接口，可配置。
ICF-BM7030
可以围绕Zynq的硬件资源开发开发板和硬件单板。以7z030芯片为例，ICF-BM7030的开发板资源如下：
开发板集成并利用了大部分PS和PL接口，适用于Zynq研究项目和课题：
主芯片和外部接口标记如下：
1:Xilinx Xc7z030-2ffg676I
2: 6位共阳极数码管(PL)
3:电源DC-12v/4A
4:千兆接口(PL端)
5:语音输入和输出(PL)
6:千兆接口(PS)
7: SD卡接口(PS)
8: USB 2.0高速接口(PS)
9:按下键(PL)
10:开关(PL)
11:FPGA/ARM-JTAG
12:GPIO (PL)
13:高清晰度多媒体接口(PL)
14:FMC(LPC)
15: SFP接口(PL)
16: RISC-v JTAG外部接口
17: RISC-V JTAG内置USB接口，UART转USB接口。
SOC的发展趋势
随着高速数字信号通信和处理的需求和发展，以及对更完善的便携式系统的期望，架构系统模块的处理器必须更强大。这一要求对ARM和FPGA芯片市场提出了重要的挑战，其中最重要的三个方面是FPGA的功耗、性能和成本。目前已经做了很多研究来平衡这三方面的要求，比如使用SOC将尽可能多的功能集成在一个FPGA芯片或FPGA芯片组上，使其具有高速度和低功耗；成本低；而且可以降低复杂度，使用方便。
未来高速ARM加FPGA技术的发展趋势是以系统芯片为核心，信息处理速度达到每秒十亿次乘加运算。因此，只有多个系统芯片才能肩负起这一重任。嵌入式系统已经与SOC技术相结合，成为新一代信息技术的基础。基于ARM和FPGA的嵌入式系统不仅具有其他微处理器和单片机嵌入式系统的优点和技术特点，而且可以通过并行算法进行运算，具有更高的数字信号处理能力，为实现系统的实时性提供了更有利的支持。ARM+FPGA系统必将成为现在和未来工业领域的重要支柱。
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标签：FPGA接口ARM